PEG處理對文冠果種子萌發(fā)特性的影響

陳忠萍+彭夢文+常亞玲+江萍

摘 要：該文選取文冠果種子為實驗對象，通過不同濃度的PEG溶液模擬干旱環(huán)境，研究PEG處理對文冠果種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數和活力指數等指標的影響。結果表明：低濃度（5%、15%）PEG溶液處理對文冠果種子的萌發(fā)和幼苗生長具有一定的促進作用，濃度為5%的PEG溶液對種子萌發(fā)特性的影響最優(yōu)，濃度為15%的 PEG溶液對幼苗生長的影響最優(yōu)。高濃度（25%）PEG處理對文冠果種子的萌發(fā)和幼苗生長具有一定的抑制作用。

關鍵詞：種子萌發(fā)；文冠果；PEG

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）08-0097-04

Abstract：The study objected Xanthoceras Sorbifolia Bunge seeds to explore drought stress simulated by polyethylene glycol （PEG-6000） on germination characteristics.The study target was drought stress treatment on germination rate，germination index and vigor index，etc.The results showed that PEG concentration range of 5%and15% had a promoting role in seed germination and seedling growth，and optimal PEG concentration is proved 5% with maximum germination rate，germination indexand vigor index.It also found highest seedling height was under 15% PEG treatment.However，the high concentration PEG （25%） treatment，to some extent，observed inhibiting role on seed germination and seedling growth of Xanthoceras Sorbifolia Bunge.

Key words：Seed germination；Xanthoceras Sorbifolia Bunge；PEG

文冠果（Xanthoceras Sorbifolia Bunge）屬于無患子科（Sapindaceae）文冠果屬（Xantho ceras），為單種屬，是我國特有的木本油用和藥用樹種，具有抗旱、抗寒、耐瘠薄的特性。原生在我國北方的干旱寒冷地區(qū)，近年來其在全國范圍內已大量栽培，種子可食，種仁含脂肪57.18%、蛋白質29.69%、淀粉9.04%、灰分2.65%，營養(yǎng)價值高，是我國北方具有較高發(fā)展前景的木本油料樹種[1]。

PEG-6000（聚乙二醇分子量6000）是一種滲透調節(jié)劑，常被用作植物水分脅迫劑來模擬干旱環(huán)境，并對植物進行抗旱實驗[2]。Heydecker等最早成功利用了PEG溶液處理蔬菜種子后，使得PEG滲透脅迫模擬干旱的土壤條件研究植物種子萌發(fā)的方法得到了廣泛的應用[3]。目前，PEG在農作物[4-6]和草本植物[7-8]中應用較廣，林業(yè)上已應用于樟子松[9]、油松[10]、香椿[11]]等樹種中，而關于PEG處理對文冠果種子萌發(fā)特性的研究較少[12]。

種子發(fā)芽特性是種子質量的重要體現，是實現文冠果大面積種植的關鍵。本文以文冠果種子為研究對象，采用PEG-6000模擬干旱的研究方法，探討PEG處理對文冠果種子萌發(fā)特性和幼苗生長的影響，以及PEG處理對文冠果種子萌發(fā)的影響規(guī)律，以期為文冠果的育苗和生產提供科學依據和參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 文冠果種子于2013年8月采于石河子大學農學院實驗站內，采種后及時放置于實驗室冰箱中保存，從中選擇成熟、飽滿且大小適中的種子為萌發(fā)實驗材料。種子的含水量為7.54%，百粒重為94.78±7.52g。

1.2 實驗方法

1.2.1 種子處理 實驗開始前將文冠果種子用55～60℃溫水消毒10min后，再用0.2%高錳酸鉀液泡25min，清水清洗脫藥并浸泡24h[13]。消毒處理后的種子，再用80℃的熱水燙種（邊倒熱水邊攪拌）以軟化種皮，冷卻至室溫后浸泡120h[14-15]。實驗設置4個PEG濃度梯度，分別為0%、5%、15%和25%，相應的溶液水勢約為0MPa、

-0.58MPa、-3.25MPa、-7.94MPa。以濃度為0%的PEG溶液為對照，實驗進行4次重復。

1.2.2 試驗設計 采用完全隨機設計。進行4個不同濃度的PEG處理，每個處理4次重復，每個重復30粒種子。30粒種子分裝于2個容器。每個容器裝入經高錳酸鉀消毒過的等量營養(yǎng)土中，將經過催芽處理的文冠果種子覆土2cm進行播種。之后分別用不同濃度的PEG溶液澆透土壤，將其置于白熾燈光照下的實驗臺進行發(fā)芽，溫度為25℃左右，每天光照12h。在種子發(fā)芽和幼苗生長期間依據培養(yǎng)基質的水分情況每天補充相應濃度PEG溶液。

1.2.3 指標測定 實驗中每天統計發(fā)芽數，測定幼苗苗高、地徑，并計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數、平均發(fā)芽天數、活力指數[16]、苗高、根長等指標，其計算公式分別為：

1.3 數據統計分析 實驗數據采用SPSS17.0統計分析軟件進行單因素方差分析和多重比較（Duncan法）。數據結果以“平均值±標準誤”表示，采用Microsoft Excel 2010軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 PEG處理對種子發(fā)芽率的影響 不同濃度PEG處理對文冠果種子的發(fā)芽率影響存在差異（圖1）。當PEG濃度為5%時，文冠果種子發(fā)芽率達到45%左右，發(fā)芽率明顯高于對照。當PEG濃度升高至15%時，文冠果種子發(fā)芽率降低至32%，發(fā)芽率與對照條件下的發(fā)芽率無明顯差異。當PEG濃度達到25%時，文冠果種子發(fā)芽率則持續(xù)降低至15%，與對照相比有大幅度的降低。從整體趨勢看，PEG的干旱脅迫對發(fā)芽率的影響趨勢是先升高再降低，濃度為5%時達到最高的發(fā)芽率，隨后呈下降趨勢（圖1）。不同濃度PEG處理對文冠果發(fā)芽率有極顯著影響，濃度為5%時，發(fā)芽率最高，濃度為25%時，發(fā)芽率最低（表1）。

2.2 PEG處理對種子發(fā)芽指數的影響 不同濃度PEG處理對文冠果種子的發(fā)芽指數影響存在差異（圖2）。PEG濃度為5%時，文冠果種子發(fā)芽指數最高達到0.92，發(fā)芽指數明顯高于對照。當PEG濃度升高至15%時，文冠果種子發(fā)芽指數降低至0.67，發(fā)芽指數與對照下的發(fā)芽指數無明顯差異。當PEG濃度達到25%時，文冠果種子發(fā)芽指數則持續(xù)降低至0.29，與對照相比有大幅度的降低。從整體趨勢看，PEG溶液的干旱脅迫對發(fā)芽指數的影響是先上升再降低的趨勢，濃度在5%時發(fā)芽指數最高，隨后呈下降趨勢（圖2）。在經過不同濃度PEG干旱脅迫處理后，種子發(fā)芽指數存在極顯著和顯著水平的差異，PEG濃度為15%時的發(fā)芽指數與對照無顯著差異（表2）。

2.3 PEG處理對種子平均發(fā)芽天數的影響 不同濃度PEG處理對文冠果種子的平均發(fā)芽天數影響存在差異（圖3）。PEG濃度為5%時，文冠果種子平均發(fā)芽天數為9.5d，時間明顯高于對照，當PEG濃度升高至15%時，文冠果種子平均發(fā)芽天數降低至6.3d，平均發(fā)芽天數與對照無明顯差異。當PEG濃度達到25%時，文冠果種子平均發(fā)芽天數則持續(xù)降低至2.3d，與對照相比有大幅度的降低。從整體趨勢看，PEG的干旱脅迫對平均發(fā)芽天數的影響是先上升再降低的趨勢，濃度為5%時平均發(fā)芽天數最高，之后呈下降趨勢（圖3）。在經過不同濃度PEG干旱脅迫處理后，種子平均發(fā)芽天數存在極顯著和顯著水平的差異，對照和15%沒顯著差異，而5%和25%的濃度與對照具有極顯著差異（表3）。

2.4 PEG處理對種子活力指數的影響 不同濃度PEG處理對文冠果種子活力指數影響存在差異（圖4）。PEG濃度為5%時，文冠果種子活力指數達到27.11，當PEG濃度升高至15%時，文冠果種子活力指數降低至24.70，活力指數均明顯高于對照，當PEG濃度為25%時，文冠果種子發(fā)芽活力指數則驟然降低到7.58，與對照相比有大幅度的降低，從整體趨勢看，PEG的干旱脅迫對活力指數的影響趨勢是先上升后降低，濃度在5%時的活力指數最高，之后呈下降趨勢（圖4）。在經過不同濃度PEG干旱脅迫處理后，種子活力指數都存在顯著水平的差異，但5%和15%的濃度無極顯著水平差異，25%、5%和15%與對照間均達到極顯著差異（表4）。

2.5 PEG處理對幼苗苗高的影響 隨著PEG濃度的增加文冠果幼苗苗高呈拋物線型曲線（圖5）。低濃度（0%，5%）PEG溶液條件下，隨著濃度的增加，幼苗苗高逐漸增加，并在15%時達到最大值73.9cm，當PEG濃度高于15%時，幼苗苗高則隨濃度增加而逐漸降低，濃度為25%PEG處理下的苗高已與對照下的苗高相當，且在48cm左右。PEG濃度為15%時，文冠果幼苗苗高顯著高于對照，濃度在5%和25%時，與對照無明顯差異，當PEG濃度達到25%時，苗高低于對照。PEG濃度高于25%時，文冠果苗高降低（圖5）。在經過不同濃度PEG干旱脅迫處理后，文冠果幼苗苗高存在極顯著和顯著水平的差異，PEG濃度為25%時的苗高與對照無顯著差異，而濃度為5%和15%時的苗高與對照條件下具有極顯著差異（表5）。

2.6 PEG處理對幼苗根長的影響 隨著PEG濃度的增加，文冠果幼苗根長變化不明顯（圖6）。當PEG濃度低于5%時，文冠果幼苗根長隨PEG處理濃度的升高逐漸增加，并在5%時達到最大值4.6cm。之后幼苗根長隨PEG濃度的升高而逐漸減小，濃度為25%時達到最小值2.04cm。從整體來看，幼苗根長在PEG濃度低于15%時與對照相近（圖6）。在經過不同濃度PEG干旱脅迫處理后，文冠果幼苗根長存在極顯著和顯著水平的差異，濃度為5%、15%時與對照無極顯著差異，濃度為0%、5%、15%和25%間具有極顯著水平差異（表6）。

3 討論與結論

3.1 討論 本試驗中，對文冠果發(fā)芽率的測定為33%，與司風義等研究結果一致[14]。實驗中的種子發(fā)芽率為水浸催芽下的發(fā)芽率，而冷凍催芽的發(fā)芽率能達到70%以上，但是冷藏時間長，需要3～6個月。PEG作為一種高分子滲透調節(jié)劑或水分脅迫劑，可以降低水勢，將其加入到栽培基質中能夠模擬干旱的土壤環(huán)境對植物的正常生長產生影響。通過對發(fā)芽率、活力指數、發(fā)芽指數、發(fā)芽整齊度等指標測定，表明較低濃度PEG脅迫處理對文冠果種子萌發(fā)有一定的促進作用，濃度較高時有抑制作用。這一結果與油松、樟子松的研究情況基本一致[9-10]。對苗高和根長的測定結果表明濃度小于15%的PEG對苗高生長有促進作用，而對根長影響不大。綜合來看，濃度小于15%的PEG溶液對幼苗生長有促進作用，這一結果與周玲等在文冠果幼苗生長的研究一致[17]。PEG處理有一定促進作用的主要原因為較低的PEG濃度能減緩種子的吸水能力，降低種子在快速吸水過程中細胞受到傷害的可能，從而提高種子的發(fā)芽率和成苗率[3]。本實驗只研究了水浸催芽條件下，PEG對文冠果種子萌發(fā)特性的影響，但長時間的層積催芽條件下，PEG對文冠果種子萌發(fā)特性和生理生化的影響有待進一步研究。

3.2 結論 （1）濃度為5%的PEG溶液（水勢為-0.58 MPa）最大程度提高了種子發(fā)芽率、活力指數、發(fā)芽指數、發(fā)芽整齊度等萌發(fā)特性指標。濃度為15%的PEG溶液最大程度提高苗高生長。（2）低濃度（5%，15%）PEG處理對文冠果種子萌發(fā)和幼苗生長均有一定的促進作用。（3）高濃度（25%）PEG處理對文冠果種子萌發(fā)和幼苗生長均有一定的抑制作用。

參考文獻

[1]高述民，馬凱.文冠果研究進展[J].植物學通報，2002，19（3）：296-301.

[2]龔子端，李高陽.PEG干旱脅迫對植物的影響[J].河南林業(yè)科技，2006，26（3）：21-23.

[3]王慧超，何士敏，李昌滿.PEG滲調處理對植物種子的影響[J].安徽農業(yè)科學，2008，36（6）：2224-2226.

[4]李向東，范翠麗，曹熙敏.PEG模擬干旱條件下4個玉米品種的苗期抗旱性研究[J].現代農業(yè)科技，2011，1：71-72.

[5]董喜存，李巖.聚乙二醇模擬干旱對甜高粱幼苗丙二醛、脯氨酸含量的影響[J].云南農業(yè)大學學報，2011，39（2）.

[6]春杰，張學昆，鄒崇順，等.PEG-6000模擬干旱脅迫對不同甘藍型油菜品種萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].中國油料作物學報，2007，29（4）：425-430.

[7]楊景寧，王彥榮.PEG模擬干旱脅迫對四種荒漠植物種子萌發(fā)的影響[J].草葉學報，2012，21（6）：23-29.

[8]張磊，孫慧穎，高榮，等.不同濃度PEG模擬干旱脅迫對大葉鐵線蓮的影響[J].黑龍江農業(yè)科學，2012，（7）：69-72.

[9]朱教君，李智輝，康宏樟，等.聚乙二醇模擬水分脅迫對沙地樟子松種子萌發(fā)影響研究[J].應用生態(tài)學報，2005，16（5）：801-804.

[10]朱燦燦，史鋒厚，沈永寶，等.PEG處理對油松種子萌發(fā)的影響[J].種子，2007，26（8）：63-67.

[11]石貴玉，廖文雪，秦麗鳳，等.PEG模擬水分脅迫對香椿種子萌發(fā)的生理生化指標影響[J].福建林業(yè)科技.，2009，36（4）：142-145.

[12]常燕虹，武威，劉建朝，等.干旱脅迫對文冠果樹苗某些生理特征的影響[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2012，30（1）：170-174.

[13]劉崇政，楊紅，詹永發(fā)，等.不同消毒方法對辣椒種子發(fā)芽的影響.長江學報，2009，22（11）：31-33.

[14]司風義，李曉輝，高風華.不同催芽方法對文冠果種子發(fā)芽率的影響[J].吉林林業(yè)科技，2013，42（5）：18-20.

[15]汪智軍，張東亞，卓立.不同處理方法對文冠果種子發(fā)芽和出苗的影響[J].安徽農業(yè)科學，2011，39（23）：14084-14085.

[16]李增武，鐘玲，趙梁軍.野薔薇種子休眠和萌發(fā)整齊度研究[J].種子，2011，30（10）：42-44.

[17]周玲，王乃江，張麗楠.PEG脅迫對文冠果種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[J].西北植物學報，2012，32（11）：2293-2298.

（責編：張宏民）